泛素的分子动力学模拟研究

1、泛素的分子动力学模拟研究生计11.3 2013 年12月31日研究目标使用NAMD对泛素（1UBQ.pdb）进行MD模拟，使用 VMD进行初步分析。二、基本要求1、使用水盒子，每个轴正负方向各延长7 ?;2、NPT（1 atm/1.01325 bar ; 298 K）;3、周期边界条件、PME4、先固定蛋白质进行能量最小化（10002000步）和平衡（10000步），再放开所有原子， 进行能量最小化（10002000步）和平衡，最后进行模拟（平衡+模拟步数至少 20000步以上，50000100000步会更好）。5、使用VM防析第二轮平衡和模拟过程中的RMS凝化，评估模拟何时达到平衡。6、比较

2、模拟后与模拟之前蛋白结构的差别，给出 RMSD7、给出模拟过程中的一些重要数据，如蛋白质残基数、原子数、离子数、水分子数、总原 子数、水盒子大小、计算机 CPU型号、使用的namd软件版本、使用的线程数（相当于 CPU）及模拟速度；8、完成实验报告，包括主要的研究步骤；包括主要的软件操作步骤（使用截屏即可）以及 相应的说明；“表”要有序号（表1、表2等）和表头；“图”要有序号（图1、图2等） 和图例。表和图在正文中要有引用；得出自己的结论。三、材料和方法1、下载泛素文件去PDB官网首页搜索“ 1UBQ，下载pdb文件（见图1）。2、去除水分子加入氢原子使用swiss-PdbViewer 4.1

3、.0打开下载好的文件。（1） psdviewer默认忽略水分子，见图 2;（2） 加氢原子，见图3;（3） 保存当前图层为 1UBQ_H.pdb。3、加水盒子生成配置文件等添加水盒子、添加离子、生成 NAMD配置文件均在 VMD 1.9.1中完成。（1） 生成 PSF结构文件，得至ij 1UBQ_H_autopsf.pdb/psf/log ,见图 4 图 5;（2） 添加水盒子（每个轴正负方向各延长7 ?）,得到文件solvate.pdb/psf/log ,见图6；（3） 加入离子，得至U ionized.pdb/psf/log ,见图 7;（4） 生成配置文件得到 namd配置文件run1.

4、namd ,见图9图10图11图12图13。tlktanB kMJJufiuikAh 1 rri沽fih*E hwldd I即 lillfiil HdrnwiFniMriitiM fnKtiJ-miM orOec i. 2。 J 4 *fri FST thert i e MW Straaw-w- SMIqsnurtur-ji vei. fi-H-：i片| PPI 口寸+ EE MonthFXcAtnn-ri取皿肘这巾 ftJtE PnrfllCTLaifH tEI YKT HECUFTt HKyLMii!金 耳” a TM1I Krl-Tie HMpPrfUNX工 EL PafcitHdM !

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6、性卜及可用于第一轮的MD校搬.Fb Cd PtfwSt %E* Fr?6 FiW Twlifl Injpganc Bu* Mm盾”i* 日uEh M+9# S&uciwve “MendiK Hi*艇 Rffsidw iwmu 谑 afTool图6添加水盒子图7添加离子Pw vonwY6 !Iharwip9a |D 1E9vnFi3|Liiwirifr ofUnibi-IIE国引印岫怔*1LH1 11且产阳 面Egl.|Kr王1J1J1Jn17中 b asn 口痔餐ri型；WVinrf krflA(flQAMW-|ptttHsi r i机 |um*tewMiMlir 匠 m.，.FlhiEHe

7、HitID /Wi.中 Fih-rrtJO巧命 A II 电十MD/iiadVMf，7 MwpgAlHNuhw fliW 1MQIT MavoiF 旧皿曰hunw / iw-r GrinifiirMlJlg l|VTg|mimBlTOE 比，： MFwitan 口图9NAMDgui主界面参数设置图10体系温度压力等设置7t - MDFil. 亡口 Edit IrrteMa inm ir (vm) 4 % ir oa3-:r center Sever yon *j30.7E2S5e411211 29.1231006210& 17-32074356071016VM。） 5 圣图11在TkConso

8、le里计算体系大小及位置j 53.12406549316406-&,4420663809912 44.6820016217285* 52.24399948126117-5.931006232696533 46.3I299924S5&464j 42.51099071826172*7432700614114379 5g.M599885940552cel!2. |0 46.31 0cel13.0 0 50 25origin |94 17.32。74356。791。得Ok: | CanumJ图12根据TKConsole里的数值计算 PBC图13固定原子设置4、NAMD第一轮模拟(1)修改配置文件，安排

9、需要文件的位置。默认存在绝对路径，如图14。为保证好的移植性，改为相对路径，如图 15。 1J4M.Kcna-i|.urB#=f rwirwfrzy ar E tS-a-HKigijinBip/ g.gnEB4-p-aG-fiC- az FileQ ： snKjirt:3.ist- it EqXsiu-TTmcrriwitpitEBTlea1JDrtJ；JCCf4m* B0C1LAalD-2I：i2LEl!e mgn ilie-lAztEJ必EiieamaTile1K/mflEaa HleQtaLnaLtri l :inc ih. OioruteUiked .f4Ei图14 run1.namd

10、 默认设置*】叫:鹤CuQLXinLSfil4，4iZr 他 *醍为 壮心/HiPJS- IfttlSl! 3. E-iZ*pmatEsr日inpitjgii#.】 中上te.1 *i, ja inppar-Eypezharnnce* cutvaL 一t E-akckEctfxz*1 L=ai3addcdilsf I ourpjt fe.Xj=TFl 1E白11Mmp匚I.工工31id 两l(Kfftfitg,战biraryrrsrEanbjdortpTt-EnsEglE!?144rwLrtfHif0g* ncj： ila ate* nec （2）将修改好的配置文件重命名为 runl.namd

11、拷贝到工作根目录下，根据 runl.namd中的 设置，输入及参数文件拷贝到根目录下的 input文件夹下，输出将在output文件夹下（见附 加材料）。（3）在cmd中运行模拟程序，见图16。图16第一轮模拟5、NAMD第二轮模拟1、用第一轮产生的ionized.restart.coor作为坐标文件进行第二轮模拟，结构文件用第一轮的ionized.psf,即可，不固定任何原子，活动原子设为all,体系中的其他参数从第一轮的结果中自动获取。用 VMD辅助第二轮模拟的配置文件生成，得到 run2.namd。G-Miaial 力3利叫* .一打山3r白整4M由回& 11|小创忧汕二EHg rMU

12、Iit* Run hAMD_ Use AbtEERQG/Jpa-amsters1IrwOlllqEFE6P叫IM：、的皿冷的即1配15n到31际1注口 ”1门 |0咐即JMi; Mt如个网-HCMr ITU n . l&S布五丽而二嬴赢而启而忘赢而最FaramMu Ute0小n FlvMJhMl四b dII点膈/帕Ttfiilcln tdi.J .rlWlWfth-r tokinwi NueW MM*1 F-T；f? iNyRQ* firifMpf |tQ0QQ7 C4ntn(!4 trnil Uji trot |irrwbi1 XfiC fit)Arat Ifn 随口 图17第二轮模拟的配置

13、文件设置（图中有误，左边需要勾选能量最小化，右边温度298即可）2、修改配置文件文件 run2.namd ,使得输出输入文件在指定目录（见附加材料），如图18。3、第二轮分子动力学模拟（见图 19）。f mpux get inpuuinpLit/iofLized.rearartcocrdi3.aes$ input. c-oofveloci t-iesiinputivel?Iiaput.K序。strexureinput2/ionized,pa.parair.tterfli mpuEZ/par _4112 7j ra t_L ipid_na. i nppara type Gharuimon4 EU

14、tptlEaet outputcutput2/ioniEd.restartcutputname$outputdcdfile号sutput).dcdKstFiie5 f output) . X3t图18 run2.namd 配置文件口如何.肝*1诵2&工版本 白，躅口股也所有G 2电邮IWxuw uf t Cur河上泡匕lu口(. %旨所有H利C：MJefk：M22：D：.cd HD-atXhuInJ：opiwtit:e；XdaEiJillntnbiflinnniBfl .tm cvnmplr! a.nnHdlft x 1 n0D：tdibioinfoineilt.i&sMoiribcd .七?

15、D r NvD taXbiom* 耻 e Mci % ；|0 * in涧，不杲内剖或夕暗曲令i也不是可运用和并式Ht史展文件：DESMyTntAbiinlnm-nfrieac寸小一D = NMyD4taSbio Inf oirTHit i Mo ing0najnd2. kb *2 iMinS. nrtdMoZ. loivFD- NyDriiXaXblubifvimut letMfjIri!0iifKiZ.wxh *v2 trvriS. imimI1u!j2luy图19第二轮模拟四、结果1、附加材料NAMD文件夹是本次实验用到的所有输入、输出、配置、结果文件，路径都是 相对路径，可移植。2、lo

16、g2.log查看计算速度，见图 20。wieFn bcb hle xt m;也聃ffiZIJHE- 0：a2 jKAIES rs OCD Fili AI -=IL= 4J50 ft nr4TY IB yw 1CT 1 - - d+ _ . L ，号 2. - n c 咕 IM.Fj ri Twin B3. ,niTLE；13KTOfiKSLE3：3ElkWS5FELTCTEl3DCTCBRTSIEEZIETIZ仲 m.ICMPWnNTIiU.THJUJTWMwiHPismwgLDH用岫配iPUfiW畀图20 log2中的计算速度3、VMD中的NAMD plot查看系统的变化情况，见图 21。4

17、、用VMD查看.dcd记录的模拟轨迹，查看结构变化，见图22。图21VMD中的NAMD plot查看系统的变化情况图22用VMD查看.dcd记录的模拟轨迹（图为某一帧）5、6、RMSD Trajectory Toll查看rmsd变化，在 600帧处达到平衡，见图 23。一些其他的重要参数及软件版本号原子数：9313键数：6625残基：2770水分子：2694CPU 型号：Intel core i-3 2350M使用的线程数：2Namd 版本：NAMD_2.7b2_Win32模拟速度：0.05/stepSpbv 版本：swiss-PdbViewer 4.1.0浏览器版本：Firefox 26.0

18、VMD 版本：1.9.1NAMD 版本：NAMD_2.7b2_Win32操作系统：win7 (32bit)4 N4W l WFHXI 41Fem I l川图 23RMSD Trajectory Toll 查看 rmsd 变化五、小节对于本次实验，我费了比较大的力气， 前期没有尝试去理解每一步的含义，导致不知道自己在每一步的意义在那了。书读百遍其义自见，意思差不多，熟能生巧， 经过一段时间的折腾，我渐渐把脉路理清楚了。本次实验的模拟过程，我一共遇到两次报错。第一次，“Periodic cell has become too small for original patch grid! , 谷歌一番没找至 U满 意的解决方案，我重新做了一遍，没有再出现这样的错误，应该是第一次设的水盒子太小， 后来我发现，这次氢原子都添加失败了。第二次，这是发生在第二次模拟中，且只发生在第二次模拟中，ERROR: Atom 1152 velocity is 3456.43 9104.56 -7771.36 (limit is 10000)ERROR: Atom 1158 velocity is -40824.5 -108353 92300.4 (limit is 10000)ERROR: Atoms moving too fast; simulation has b